JPH0441419B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はコンパクトデイスクプレーヤなどに装
備されている光学式ピツクアツプに係り、特に対
物レンズの光デイスクに対する対向間隔を検知す
るフオーカスエラー検知装置に関する。

〔技術的背景ならびに従来技術の問題点〕

コンパクトデイスクプレーヤなどに装備されて
いる光学式ピツクアツプには、対物レンズから照
射されるレーザビームが光デイスクの記録面に最
適な状態にて当たるように補正するサーボ機構が
設けられている。このサーボ機構は、対物レンズ
を光デイスクの記録面に対して近接離反方向へ微
動させてビームスポツトの焦点を光デイスクの記
録面に常に合わせるためのフオーカスサーボ機構
と、対物レンズを光デイスクの記録面に沿つて微
動させ、ビームスポツトを記録面の情報トラツク
に常に追従させるためのトラツキングサーボ機構
などから成るものである。

第５図は上記サーボ機構のうちのフオーカスサ
ーボ機構の原理を示したものである。

符号Ｄは光デイスクである。この光デイスクＤ
の記録面Daにはデイジタル情報がピツトの配列
によつて記録されている。この記録面Daに対向
する対物レンズ１はばね２によつて記録面Daに
対して近接離反動作自在に支持されている。また
対物レンズ１はフオーカスコイル３ととともに支
持されており、このフオーカスコイル３とマグネ
ツト（図示せず）とによつて対物レンズ１が補正
駆動されるようになつている。

光学式ピツクアツプには発光部材（レーザダイ
オード）１１が設けられており、この発光部材１
１から発せられるビームはコリメートレンズ１２
にて平行光にされ、1/4波長板１３を経て対物レ
ンズ１に送られ、この対物レンズ１によつて記録
面Daに集光されてビームスポツトが形成される。
記録面Daからの反射ビームは基の経路を戻り、
１／４波長板１３にて偏波面が変えられてビームス
プリツタ１４にて90°横方向へ反射され、光検知
部材１５によつて検知される。この検知光の光量
によつて記録面Daのピツトの有無を検知し、デ
イジタル情報の読取りができるようになつてい
る。

また、対物レンズ１からのレーザビームのスポ
ツトの焦点が記録面Daに合つているか否かの判
断すなわちフオーカスエラーの検知は光検知部材
１５による検知出力を基になされる。従来、この
フオーカスエラーの検知手段としては、光検知部
材１５の前段にシリンドリカルレンズを配置し、
また光検知部材１５を左右上下に配置された４つ
の受光素子によつて構成し、シリンドリカルレン
ズによる非点収差を利用してエラー検知を行なつ
ているものがある。また光検知部材１５の前段に
プリズムを配置し、且つ光検知部材１５を一方向
に並ぶ４つの受光素子によつて構成し、プリズム
の面による反射角の相違によつてエラー検知を行
なういわゆるフーコー法などが行なわれている。

第５図〜第６Ｃ図に示されているフオーカスエ
ラー検知手段は、最も新しい従来例によるもので
あり、例えば特開昭58−35734号公報などに開示
されているものである。この従来例では、光検知
部材１５の前段に円錐形状のレンズ１６が設けら
れている。このレンズ１６はその中心が光軸上に
一致するように設置されている。また、光検知部
材１５は円形の境界を介して内側に位置している
受光素子１５ａと、外側に位置している受素子１
５ｂとから構成されているものである。この光検
知部材１５の中心は上記レンズ１６の軸心と一致
するように配置されている。

第６Ｂ図は、ビームスポツトの焦点が記録面
Daに合つている時の状態を示すものである。こ
のときには光検知部材１５にドーナツ状に当る光
がちようど内側の受光素子１５ａと外側の受光素
子１５ｂとの境界線に一致し、内側の受光素子１
５ａによる検知光量と外側の受光素子１５ｂによ
る検知光量とが同じになる。また対物レンズ１が
記録面Daに近づいた場合には、第６Ａ図に示す
ように検知光は内側の受光素子１５ａに集中し、
内側の受光素子１５ａによる検知出力が外側の受
光素子１５ｂによる検知出力よりも大きくなる。
このときにはフオーカスコイル３に電流を流して
対物レンズ１を光デイスクＤから離れるように補
正動作させる。逆に対物レンズ１が記録面Daか
ら離れすぎた場合には、第６Ｃ図に示すように検
知光が外側の受光素子１５ｂに集中し、受光素子
１５ｂによる検知出力が１５ａの検知出力よりも
大きくなる。このとき対物レンズ１を光デイスク
Ｄに近づけるように補正動作させる。以上の動作
により、ビームスポツトの焦点が記録面Daに常
に合うように補正されるものである。このフオー
カスエラー機構は、前記のシリンドリカルレンズ
の非点収差を利用した方法やプリズムを使用した
フーコー法のように４個の受光素子を使う必要が
なく光検知部材１５の構造が簡単になる。また４
個の受光素子を使用するものに比べて光検知部材
１５の位置決め精度がラフでよいなどの利点があ
るとされている。

ところが第５図〜第６Ｃ図に示した上記従来の
光学式ピツクアツプのフオーカスエラー機構には
種々の問題点がある。まず、円錐形のレンズ１６
はその屈折面の研磨がきわめて困難であり量産性
に欠ける。また屈折面が高精度のものを使用しな
ければならないので、レンズの製品管理や選別が
煩雑になり、光学式ピツクアツプの制作コストに
大きな影響を与えることになる。また、第６Ａ図
〜第６Ｃ図に示すような検知動作を行なうために
は、レンズ１６と光検知部材１５を同軸上に一致
させ、また両者の距離も最適な寸法に設置しなけ
ればならない。したがつて、レンズ１６と光検知
部材１５を保持する支持構造の精度も高くしなけ
ればならないなどの欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来の問題点に着目してなされ
たものであり、簡単な構造で且つ安価に製造でき
る屈折部材を使用してフオーカスのエラーを識別
できるようにした光学式ピツクアツプのフオーカ
スエラー検知装置を提供することを目的としてい
る。

〔発明の構成〕

本発明によるフオーカスエラー検知装置は、光
デイスクに対向する対物レンズと、この対物レン
ズに検知光を送る発光部材と、光デイスクにて反
射され対物レンズを透過して戻る反射光を検知す
る光検知部材とを有している光学式ピツクアツプ
において、前記検知光の光路上には、光軸を中心
とする円筒状の境界面を有して２種の材質が重ね
られ且つ内側が外側のものよりも屈折率の大きい
材質によつて形成されている屈折部材が配置され
ており、前記光検知部材は円形の境界を有して内
外に配設された２つの受光素子にて形成されてい
るとともに、この光検知部材は上記屈折部材の後
方に密接されて配置されていることを特徴とする
ものである。

本発明では、円筒状の境界面を有して重ねられ
た２種の材質のうち内側のものが外側のものより
も屈折率（絶対屈折率）が大きくなつているの
で、内側の材質に入力した光の全反射を利用し
て、光検知部材を構成している２種の受光素子の
検知出力に差ができるようにし、これによつてフ
オーカスエラーの検知を行なつているものであ
る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図〜第４Ｃ図の図
面によつて説明する。

第１図は本発明による光学式ピツクアツプのフ
オーカスサーボ機構ならびにフオーカスエラー検
知装置を示す原理図である。

符号Ｄは光デイスクを示したものである。この
光デイスクＤの記録面Daにはデイジタル情報が
ピツトの配列によつて記録されている。また、第
５図に示したものと同様に、この記録面Daに対
向する対物レンズ１はばね２によつて記録面Da
に対して近接離反動作自在に支持されている。ま
た対物レンズ１はフオーカスコイル３とともに支
持されており、このフオーカスコイル３とマグネ
ツト（図示せず）とによつて対物レンズ１が補正
駆動されるようになつている。さらに対物レンズ
１に対してレーザビームを授受する光学装置とし
て、発光部材（レーザダイオード）１１、コリメ
ートレンズ１２、1/4波長板１３、ビームスピリ
ツタ１４などが設けられている。

フオーカスエラー検知装置は、ビームスピリツ
タ１４による反射方向に配設された屈折部材２１
と光検知部材２２とから構成されている。第２図
と第３図は屈折部材２１と光検知部材２２を拡大
して示すものである。屈折部材２１は２つの材質
２１ａと２１ｂとが２重構造となつているもので
ある。両材質２１ａと２１ｂは、光軸Ｌを中心と
した円筒形状の境界面Ａにて接合されている。内
側の材質２１ａの屈折率n₁は、外側の材質の屈折
率n₂よりも大きくなるように組合わされている。
なお、この両屈折率n₁とn₂は真空を基準とした絶
対屈折率である。屈折部材２１を構成する材質２
１ａと２１ｂは種々のものが考えられるが、例え
ば光フアイバーを使用することができる。光フア
イバーを使用すれば、安価で且つ高精度の屈折部
材２１を簡単に製作できる。

また光検知部材２２は内側と外側に設けられて
いる２個の受光素子２２ａと２２ｂとから構成さ
れている。両受光素子２２ａと２２ｂとの境界Ｂ
は光軸Ｌを中心とした円形であり、この境界Ｂは
屈折部材２１の境界面Ａと同じ半径となつてい
る。また、光検知部材２２は屈折部材２１の後端
面に接着されている。

次に、本発明の作用について説明する。

まず、第２図により屈折部材２１の光学的性質
について説明する。屈折部材２１の内側の材質２
１ａ内を通過する光が境界面Ａに当つたとき、境
界面Ａに対する入射角が小さい光イは境界面Ａを
透過し、屈折されて材質２１ｂ内に至る。また境
界面Ａに対する入射角が大きい光ハは境界面Ａに
て内側へ全反射される。光ロはその境界を示した
ものであり、その時の角度θが臨界角である。こ
の臨界角θと屈折率との関係は以下の通りであ
る。

sinθ＝（n₂／n₁） n₁＞n₂ 次に、第４Ａ図〜第４Ｃ図によつて、フオーカ
スエラーの検知動作について説明する。

光デイスクＤの記録面Daにて反射された検知
ビームはビームスプリツタ１４にて反射され、集
光されながら屈折部材２１の内側の材質２１ａに
入射される。この入射光のうち、境界面Ａに対す
る入射角が臨界角θよりも大きい範囲α内の光は
境界面Ａにて全反射され、光検知部材２２の内側
の受光素子２２ａにα′として検知される。また境
界面Ａに対する入射角が臨界角θよりも小さい範
囲β内の光は境界面Ａを透過して外側の材質２１
ｂは入り、光検知部材２２の外側の受光素子２２
ｂにβ′として検知される。

第４Ｂ図は、ビームスポツトの焦点が光デイス
クＤの記録面Daに合つている状態を示している。
第４Ａ図は対物レンズ１が記録面Daに近づきす
ぎている状態を示している。また第４Ｃ図は対物
レンズ１が記録面Daから離れすぎている状態を
示している。第４Ａ図のときには境界面Ａに対す
る入射角が臨界角θよりも大きい範囲αの光の量
が、θよりも小さい範囲βの光の量よりも多くな
つているので、境界面Ａによつて全反射される光
量が多くなる。よつて第４Ｂ図のジヤストフオー
カスの場合に比べて内側の受光素子２２ａにて検
知される光量が多くなる。逆に第４Ｃ図のときに
は入射する光のうちαの範囲の光の量よりもβの
範囲の光の量の方が多くなるので、境界面Ａにて
全反射される光が少なくなる。よつて、第４Ｂ図
のジヤストフオーカスの場合に比べて外側の受光
素子２２ｂにて検知される光量が多くなる。

したがつて、光検知部材２２のうちの内側の受
光素子２２ａによる検知出力Saと、外側の受光
素子２２ｂによる検知出力Sbとを比較すること
によつてフオーカスエラーの状態が検出されるこ
とになる。すなわち、第４Ｂ図のジヤストフオー
カスの場合の（Sa−Sb）の値を基準値S₀とし、
（Sa−Sb）の値がS₀よりも大きい場合には第４Ａ
図の状態であることが判断できる。この場合には
フオーカスコイル３に電流を流して対物レンズ１
を光デイスクＤから離すように補正する。逆に
（Sa−Sb）がS₀よりも小さい場合には第４Ｃ図の
状態であることが判断できる。この場合にはフオ
ーカスコイル３に電流が流して対物レンズ１を光
デイスクＤに近づけるように補正する。

なお、第４Ｂ図のジヤストフオーカス状態にお
ける（Sa−Sb）＝S₀の基準値、すなわち内側の受
光素子２２ａによる受光光量と外側の受光素子２
２ｂによる受光光量との差は、境界面Ａにおける
臨界角θによつて左右される。材質２１ａと２１
ｂの各屈折率n₁，n₂を適当に選択すれば、第４Ｂ
図の状態にて両受光素子２２ａと２２ｂの受光光
量を同じにでき、S₀＝０とすることも可能であ
る。この場合には（Sa−Sb）がプラスになれば
第４Ａ図の状態であり、（Sa−Sb）がマイナスに
なれば第４Ｃ図の状態にあることが判断できる。

なお、第４Ｂ図のジヤストフオーカス状態のと
きに（Sa−Sb）＝S₀を必ずしも０にする必要はな
く、S₀が０以外の値であつても、この基準値S₀と
（Sa−Sb）の値を比較することによつてフオーカ
スエラー状態を検知することは可能である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば以下に列記する効
果を奏するようになる。

(1) 境界面が円筒状となつて２種の材質が重ねら
れた屈折部材を使用しているので、第５図以下
に示した従来例に比べて構造が簡単であり、製
作困難な円錐状のレンズを製作する必要もな
い。よつて、製作コストを非常に小さくできる
ようになる。特に請求の範囲第３項に記載して
いるように、屈折部材を光フアイバーにて製作
すれば、一般的な材料を使用して安価で且つ簡
単に製作できるようになる。

(2) 屈折部材と光検知部材とを密着させているの
で、第５図の従来例ならびにシリンドリカルレ
ンズの非点収差を利用した従来例などのよう
に、光検知部材とレンズなどとの距離の設定な
らびに互いの位置合わせをする必要はない。よ
つて組付け作業が簡単になり、屈折部材と光検
知部材の支持機構の構造の簡単になる。さらに
両部材の間に距離がないので、スペースの節約
にもなる。特に請求の範囲第２項に記載してい
るように、屈折部材と光検知部材とを接着すれ
ば、この接着作業にて両部材の位置合せが完全
にできるようになり、また組付け作業もさらに
簡単にできるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４Ｃ図は本発明の実施例を示すもの
であり、第１図はフオーカスサーボ機構とフオー
カスエラー検知装置を示す原理図、第２図は屈折
部材と光検知部材の正面図、第３図はその右側面
図、第４Ａ図〜第４Ｃ図はフオーカスエラー検知
装置の動作説明図、第５図は従来のフオーカスエ
ラー検知装置を示す原理図、第６Ａ図〜第６Ｃ図
は従来のフオーカスエラー検知装置の動作説明図
である。 １……対物レンズ、３……フオーカスコイル、
１１……発光部材、２１……屈折部材、２１ａ…
…内側の材質、２１ｂ……外側の材質、２２……
光検知部材、２２ａ……内側の受光素子、２２ｂ
……外側の受光素子、Ａ……屈折部材の境界面、
Ｂ……光検知部材の境界、Ｄ……光デイスク、
Da……記録面、Ｌ……光軸、n₁……内側の材質
の屈折率、n₂……外側の材質の屈折率、θ……臨
界角。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光デイスクに対向する対物レンズと、この対
   物レンズに検知光を送る発光部材と、光デイスク
   にて反射され対物レンズを透過して戻る反射光を
   検知する光検知部材とを有している光学式ピツク
   アツプにおいて、前記検知光の光路上には、光軸
   を中心とする円筒状の境界面を有して２種の材質
   が重ねられ且つ内側が外側のものよりも屈折率の
   大きい材質によつて形成されている屈折部材が配
   置されており、前記光検知部材は円形の境界を有
   して内外に配設された２つの受光素子にて形成さ
   れているとともに、この光検知部材は上記屈折部
   材の後方に密接されて配置されていることを特徴
   とする光学式ピツクアツプのフオーカスエラー検
   知装置。 ２ 屈折部材と光検知部材は接着されている特許
   請求の範囲第１項記載の光学式ピツクアツプのフ
   オーカスエラー検知装置。 ３ 屈折部材を構成している材質は光フアイバー
   である特許請求の範囲第１項記載の光学式ピツク
   アツプのフオーカスエラー検知装置。